秦平+谌霞

【摘 要】 由于粉喷桩具有施工周期及预压期短、工后沉降小等特点，在高速公路软基处理中得到广泛应用，采用粉喷桩方法加固软土地基具有许多优点，本文论述粉喷桩的设计方法，及影响粉喷桩复合地基承载力的关键因素。

【关键词】 粉喷桩；设计；临界桩长；置换率；含水率；复搅

Discussion on the influence of some design problems of powder spraying pile

Qin Peng,Shen xia

(Henan Aero Geophysics and Remote Sensing Center Zhengzhou Henan 450053) 

【Abstract】 Powder spray pile has been widely applied in the soft foundation treatment of expressway with short duration, small settlement after construction and period of construction and preloading. The powder spray pile has a lot of advantages of reinforcing soft soil foundation. This paper discusses the design method of powder spraying pile and key factors of bearing capacity of composite foundation.

【Key words】 Powder spray pile;Design;Critical length of pile;Replacement rate;Moisture content,remixing

1. 序言

1.1 随着高等级公路建设规模不断扩大，路线经常不可避免地穿过软土地段，所以软基处理在高等级公路设计施工中已经是个很重要的议题。目前软基的主要处理方法有以下几种：（1）塑料排水板；（2）搅拌桩(粉喷桩与深搅桩)；（3）土工合成材料加筋；（4）等(超)载预压等。

1.2 相比之下，由于粉喷桩具有施工周期及预压期短、工后沉降小等特点，在高速公路软基处理中得到广泛应用，采用粉喷桩方法加固软土地基具有许多优点：如能有效地减少地基的总沉降量，这对控制路堤的工后沉降和解决桥头＼“跳车＼”具有明显的效果，具体表现在地基加固深度内沉降量的大幅度减少，经加固后路基在填筑过程中侧向位移明显减少，而且在较短时间内即趋稳定。侧向位移的减少，能增加路基的稳定，特别在桥涵与路堤连接处保护桥台桩基不受过大的侧向推力。粉喷桩复合地基能提高地基土的承载力，适应快速填筑施工，与排水固结法相比，可以允许有较高的填土速率。

1.3 从设计方法及施工质量管理来看，技术难度比较大，如果掌握不好，极易出现偏差，笔者结合近几年来的设计、施工经验总结出粉喷桩在软基处理中的几个需要注意的问题与大家共同探讨。

2. 桩长的确定

粉喷桩要尽量选择天然持力层较高的土层作为持力层。有关实验检测显示，桩的轴向应力在桩的上部3～5倍桩径范围内比较集中，以下收敛较快，当桩具有一定的长度时(一般大于8m)，则桩端持力层对单桩承载力影响较小，此时，桩长主要控制的是沉降量而不是提高承载力，查阅其他资料也证明，当粉喷桩打穿软土层进入较硬的持力层时沉降很少；若未打穿软土层，成为悬浮式时沉降就大，所以粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层50cm。若软土层较厚，钻机无法打穿时，应按摩擦桩计算确定桩长。

3. 单桩承载力的计算

桩长确定后，可根据地质资料提供的桩周土摩擦力和桩端土承载力计算出单桩承载力，但这只是从摩擦力的角度来考虑的，水泥土本身有一定的极限强度，若桩体在未达到摩擦力极限值之前已经被压碎，则复合地基仍然会遭到破坏，所以设计值应取摩擦力和桩体强度两者的最小值，桩体强度与水泥掺入量、土质及龄期有关，一般情况下，在设计前，应按照不同的水泥掺入量，确定室内水泥土90d无侧限抗压强度平均值qu，桩体强度q=qu/2k，k——桩体加固强度安全系数，一般取1.2～1.5。

4. 粉喷桩复合地基承载力分析

（1）粉喷桩复合地基的平均允许承载力公式为：fck＝m×Rk／Ap＋（1－m）βf s式中：fck——复合地基的承载力标准值；m——置换率；Rk——单桩竖向承载力标准值；fs——桩间土的承载力标准值；β——折减系数。

（2）由上式可见复合地基承载力是由桩体和桩周土强度共同决定的，桩和桩间土各自分担的应力都满足要求时，复合地基承载力才能达到设计要求，桩土分担的应力比值一般在3～10之间。盲目的增加水泥掺入量并不能从根本上增加复合地基的承载力，所以桩的强度应适度，要和天然土的强度相互匹配。当复合地基承载力不能满足设计要求时应考虑增加桩土置换率，减小桩间距，粉喷桩的桩间距由单桩承担的加固面积来确定，一般为1.0～1.5m，进行粉喷桩设计时，很难一次计算就能达到满意的效果，常常需要调整桩长和桩距，进行反复计算，直至满足要求。

5. 影响复合地基强度的几个因素

（1）桩土置换率实践证明若置换率过低，如小于10％往往达不到设计要求，这说明作为复合地基的桩土置换率必须大于一定值，否则起不到复合地基的作用，所以在规范中定为10％～20％，这是有道理的。

（2）粉体的掺入量也需控制在一定值，规范定为10％～15％，但是具体设计时应根据土质情况、含水量等进行综合考虑，再设计之前要通过实验资料，取用稍高于实验资料的掺入量作为设计掺入量。当软土中含水量大于70％时，必须加大粉体掺入量，否则将形成不了桩体或形成强度达不到要求的桩体，不能满足设计要求。

（3）地基土含水量对粉喷桩质量的影响。粉喷桩质量的优劣主要反映在粉喷桩的强度指标上，这不仅与掺入粉体的质量、施工工艺、地基土的性质有关，其中尤以含水量的关系甚为密切。规范规定，地基土的天然含水量在小于30％或大于70％时不宜采用。

6. 施工对粉喷桩质量的影响

桩身应在地面以下l／2～1／3桩长并不小于5m的范围内进行重复搅拌，使固化料与地基土均匀拌和，大量的施工实践已充分证明复搅不复搅的质量相关甚大。若不进行复搅，粉体在桩中往往形成层状“夹生”，对桩的强度十分不利，施工时若发现喷粉不足，应全程复搅，复搅的喷粉量应不小于设计用量。

7. 结语

（1）粉喷桩加固软土地基效果明显，但存在临界桩长，桩长不宜超过12m。

（2）从单桩及复合地基静载荷试验可以看出，桩长对增加地基承载力的效果不如增加桩间距明显，故应在监界桩长范围内合理选择桩的布置形式及桩间距等参数。

（3）粉喷桩处理软土地基与其他软基处理手段相比虽然具有许多优点，但其设计的合理与否将会对工程造价产生较大的影响，要因地制宜的采用粉喷桩，兼顾质量和造价。

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［文章编号］1619-2737（2014）06-19-840

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